强度折减法详细实现与经验(申请加精）

avlee

请各位尊重劳动成果，请注明转帖来自仿真科技论坛by buaafantasy
对强度折减法的研究，已经研究了很久了可以说，大家实现的难点应该在以下几个：
1.费康和其他书上写的自己做不出来，或者结果不对。
2.地应力平衡无法完成。
3.结果不收敛各种错误。

好了，了解到这几个问题，下面我作几个建议：
1.将费康的源代码inp文件从本论坛下载下来。费康书的名字叫做：abaqus在岩土工程中的应用，这本书的强减是很经典的，看了收获肯定有，源代码地址http://ishare.iask.sina.com.cn/f/8182789.html

2.学习地应力平衡:我不说详细方法了，只说说一些注意事项:虽然abaqus自带了地应力平衡，但是并不好使，建议不用，尤其复杂一点的平衡就有问题了，当然如果效果好大家可以用，我没用过方法也不知道，我用的是在keyword里面加关键字的*initial conditions,type=stress,input=xxx.csv或xxx.inp或xxx.txt。 由于csv格式可以带逗号，因此我用的是csv。在平衡中用静力static或geostatic都没问题，我用的是前者，用哪个问题不大，建议选择静力step，不用geo,还有强烈建议平衡地应力时一定要取很大的土体参数，比如说你内摩擦角是36度，粘聚力是2mpa，那么取安全系数是0.5时对应的内摩擦角和粘聚力，估计了下应该是50多度内摩擦角和4mpa的粘聚力，这样有利于你的地应力平衡。因为有时候你取土体原来的参数进行地应力平衡是没法平衡的，效果不好，究其原因，我认为是在实际工程中，存在人为因素将边坡稳定了下来，再进行计算的。

3.不收敛其实在非线性分析来说真的不算是错误，有时在warning中出现100个单元扭曲过大，超过内摩擦角，或者100个单元破坏之类的，其实不算错误，关键看结果中塑性区PEMAG或者PEEQ是否正常发展，或者安全系数与坡顶位移曲线是否能够得出类似于书上的曲线。

好，接下来详细叙述在实现过程中需要注意的问题，这样可以少走十分多的弯路，起码我觉得可以少走1个月以上吧。我就按照费康书上的例子来说明强减的实现。费康书上的例子很有迷惑性，但当你改变参数以后，你会发现很多问题，甚至得不到结果，可以说他做成功这个例子是因为土体参数十分好，坡角选择也很不错，在计算中不打开大应变照样可以进行计算，不会发生很大变形，结果塑性区贯通，曲线明显，这是一种巧合或者说理想状态，实际来说不符合任何一个要做的工程实例。
1.费康书上例子的缺陷。
（1）没有进行地应力平衡，网格太疏，没打开大应变按钮。
（2）给人的假象：曲线拐点明显，塑性区贯通，以为你也能按照他的做法都能实现。
2.如何结合费康书上的例子打造属于自己的强度折减法。我在那本书的inp文件下做下面改动，基本能够将强度折减法进行完善，大家都可以实现。
（1）进行地应力平衡！这一步真的很重要，任何一个工程，虽然说有些可以不进行地应力平衡，但是实际上都进行了，地应力平衡的意思是什么呢？按照我的理解就是考虑应力历史，地应力平衡前如果就进行计算，那么就要算应力历史造成的位移，这是不对的，我们知道很多边坡的计算都是在形成后才计算的，这时的初始位移应该是0，所以进行地应力平衡后的效果就是位移为0，但是应力却不为0，正确考虑当前工程的实际情况和之前的应力历史。
（2） 打开大应变按钮，在step步骤里，因为当你考虑了应力历史后倘若不打开的话你会发现单元扭曲的很严重，即使不进行地应力平衡，不打开的话，很多工程都会造成单元扭曲很大，可以从结果中的pemag图可以看出，因此建议打开非线性按钮。
（3）我告诉大家，对于边坡是否失稳的判断有3种判据，一是塑性区贯通，二是位移拐点，三是数值不收敛。在很多情况下啊，这三种判据出现的时机是不一样的，也就是说abaqus以计算不收敛为标准的，倘若塑性区贯通出现在计算不收敛前，那么塑性区判据很好用，倘若塑性区出现在计算不收敛后，那么塑性区就没法贯通，解决办法是，1是加密网格，2是在reduce折减步骤中不断减少初始时步和最小时步以及增量大小，我有时会调到min=10e-15，initial=10e-12，增量步=1000步。这三种判据在目前来说没有得出很好的结论说谁对谁错，比如说塑性区有时不管你怎么调整都难以贯通，这时候你可以选取某一步边坡塑性区不再发展作为安全系数，而很多时候安全系数曲线又没有明显拐点，非常不好判断，而不收敛有时候又使得安全系数相差很大，我一般来说用塑性区贯通来判断，而也有学者提出其实这三种判据是统一的，不过是有限元计算误差，和人为参数误差造成的，当加密网格调整时步，调整收敛准则和残差，其实是三种方法求出的是一致的。我只是建议，用塑性区发展来判断比较的明确。
（4）不收敛问题：比如fix time is too large，比如 too many attempts for this increment，这些错误其实都不是错误，在非线性中尤其是边坡大变形中，肯定会有单元破坏或者扭曲使得矩阵没法迭代的情况，因此遇到这些问题，先看看结果，比如塑性区是否贯通等，然后再通过调整时步和网格进行更多步骤的计算，比如我曾经在10e-6的时候提示这些错误后发现塑性区没有贯通，于是我将时步调整为initial=10e-12，min=10e-15，总增量为1000后，问题得以解决，也许还会提示不收敛或者这些语句，但是结果显示，塑性区已经贯通！
（5）塑性区问题：倘若土体参数特别不好，塑性区并不一定会出现条状带的塑性区，二是会在中间由条状带变成一条红线，红线是因为单元达到了容许的最大应变，没有产生条状带的原因是周围的单元已经破坏，但并不影响结果的分析。这种现象的产生我归结于土体参数取得太差，因为任何一个边坡都不会选个粘聚力只有0.5kpa的砂土来做边坡的，一般做边坡的都是堆石体或粘土或混合土层来做的，因此这个问题的产生并不是由于计算方法的错误造成的。
（6）边坡是否需要三维模拟，我觉得没有加固的话，平面下模拟可以了，三维现在不太成熟，需要很多验证，虽然很多教授做了，但是说实话。。我对中国做的不太。。。自信。。。这个强减是197几年国外人做的。复杂边坡我也没做过，因此我也缺少做什么考虑渗流啦，中主应力啦之类的经验。

暂时先写这么多，睡了~如有补充再发

yantuchen

继续支持楼主，希望有新的见解吝惜地提出来

六角银叶

顶下兄台，现在就缺少这样认真总结的同志！

caojj36

谢谢楼主分享

亚特兰蒂斯

http://forum.simwe.com/thread-1006539-1-1.html
相互交流，我这个就是没打开非线性时的状况，你可以看看
模拟的是工程实际的。

569340337QQ

:):):):):)

avlee

亚特兰蒂斯 发表于 2011-10-15 08:16
http://forum.simwe.com/thread-1006539-1-1.html
相互交流，我这个就是没打开非线性时的状况，你可以看看
...

从图上看，你的这个实际工程我个人看法是土体参数设置的比较好，单元并没产生过度扭曲和变形，有很多工程实际上单元扭曲角度太大了，因此打开大应变是很好的选择，即使土体参数比较好，打开大应变按钮也不会影响结果的。

avlee

亚特兰蒂斯 发表于 2011-10-15 08:16
http://forum.simwe.com/thread-1006539-1-1.html
相互交流，我这个就是没打开非线性时的状况，你可以看看
...

你这个还是要打开大应变按钮我看了下，那个s33的图，单元都成三角形了！我在你那帖子具体回复

zhangqun0949

能否给出你的inp？或者帮我看看我的inp吧，多谢楼主啊

zhangqun0949

刚忘了这俩个

zhuhongbo

楼主你好：
       我也是看到这本abaqus在岩土工程中的应用中的最后一个例子，我在做这个例子的时候有一此不懂的地方，这个例子用场变量来摸拟强度的折减。在最初的*initial分析步中field的取值是0.5，在reduce这个分析步中真接取了最后的一个field（2），我自己认为在初始分析步中取了0.5的场变量，那么在以后的分析过程中直到reduce分析步，分析过程中的材料参数都应该是由这个0.5对应的场变量来定的，一直到reduce这个分析步，然后直接变成由场变量2所表示的材料参数。但是计算过程中好像不是这样的，在0.5和2之间的材料参数在计算的过程中是会由插值得到的，但是在分析过程中在0.5到2之间的杨变量参数又没有被选择。

无知上校

好东西，感谢楼主的总结，读后觉得帮助很大！！

lihailiang1987

很不错啊   谢谢楼主啊 呵呵

caowei1042

楼主的帖拜读了，现在在做三维的，苦比了

基巴山伯爵

谢谢分享

sdjzuzdh

不错，好好学习学习

caowei1042

楼主''有时会调到min=10e-15，initial=10e-12，增量步=1000步'',那这是不是会算很长时间呢？我有时让计算机算了三天都没算完。计算机的配置是内存2G的，CPU是双核的.

bafenzhai

请问怎样实现地应力平衡时怎大土体参数的

小福头

学习了，精华帖！！！

695085214

楼主辛苦啦